canopen 简单的入门

只看该作者 · 2018-11-30 22:46

CANopen 对象字典（OD: Object Dictionary）是 CANopen 协议最为核心的概念。所谓的
对象字典就是一个有序的对象组，描述了对应 CANopen 节点的所有参数，包括通讯数据的
存放位置也列入其索引，这个表变成可以传递形式就叫做 EDS 文件（电子数据文档
Electronic Data Sheet）。对象字典，就像体检表，具备这个人每个功能的参数，便于用人
单位（主站）进行合理分配工作。

只看该作者 · 2018-11-30 22:46

每个对象采用一个 16 位的索引值来寻址，这个索引值通常被称为索引，其范围在 0x0000
到 0xFFFF 之间。为了避免数据大量时无索引可分配，所以在某些索引下也定义了一个 8 位
的索引值，这个索引值通常被称为子索引，其范围是 0x00 到 0xFF 之间。

只看该作者 · 2018-11-30 22:46

每个 CANopen 设备都有一个对象字典，使用电子数据文档（EDS 文件）来记录这些参
数，而不需要把这些参数记录在纸上。对于 CANopen 网络中的主节点来说，不需要对
CANopen 从节点的每个对象字典项都访问。

只看该作者 · 2018-11-30 22:47

CANopen 对象字典中的项由一系列子协议来描述。子协议为对象字典中的每个对象都
描述了它的功能、名字、索引、子索引、数据类型，以及这个对象是否必需、读写属性等等，
这样可保证不同厂商的同类型设备兼容。

只看该作者 · 2018-11-30 22:52

CANopen 协议的核心描述子协议是 DS301，其包括了 CANopen 协议应用层及通信结构
描述，其它的协议子协议都是对 DS301 协议描述文本的补充与扩展。在不同的应用行业都
会起草一份 CANopen 设备子协议，子协议编号一般是 DS4xx 。

只看该作者 · 2018-11-30 22:52

标准化设备子协议(Standardized profile area)
标准化设备子协议，为各种行业不同类型的标准设备定义对象字典中的对象。目前已有
十几种为不同类型的设备定义的子协议，例如 DS401、 DS402、 DS406 等，其索引值范围
为 0x6000～0x9FFF。同样，这个区域对于不同的标准化设备子协议来说，相同的对象字典
项其定义不一定相同。

只看该作者 · 2018-11-30 22:53

每个 CANopen 从节点的 CANopen 协议栈中，必须具备 NMT 管理的相应代码，这是节点具备 CANopen 协议的最基本的要素。

只看该作者 · 2018-11-30 22:53

NMT 节点状态
NMT 管理涉及到一个 CANopen 节点从上电开始的 6 钟状态，包括：
 初始化（Initializing）：节点上电后对功能部件包括 CAN 控制器进行初始化；
 应用层复位（Application Reset）：节点中的应用程序复位（开始），比如开关量输
出、模拟量输出的初始值；
 通讯复位（Communication reset）：节点中的CANopen通讯复位（开始），从这个时
刻起，此节点就可以进行CANopen通讯了。
 预操作状态（Pre-operational）：节点的CANopen通讯处于操作就绪状态，此时此节
点不能进行PDO通信，而可以进行SDO进行参数配置和NMT网络管理的操作；
 操作状态（operational）：节点收到NMT主机发来的启动命令后， CANopen通讯被
激活， PDO通信启动后，按照对象字典里面规定的规则进行传输，同样SDO也可以
对节点进行数据传输和参数修改；
 停止状态（Stopped）：节点收到NMT主机发来的停止命令后，节点的PDO通信被
停止，但SDO和NMT网络管理依然可以对节点进行操作；

只看该作者 · 2018-11-30 22:55

NMT 节点上线报文
任何一个 CANopen 从站上线后，为了提示主站它已经加入网络（便于热插拔），或者
避免与其他从站 Node-ID 冲突。这个从站必须发出节点上线报文（boot-up），如图 6.3 所示，
节点上线报文的 ID 为 700h+Node-ID，数据为 1 个字节 0。生产者为 CANopen 从站。

只看该作者 · 2018-11-30 22:57

NMT 节点状态与心跳报文
为了监控 CANopen 节点是否在线与目前的节点状态。 CANopen 应用中通常都要求在线
上电的从站定时发送状态报文（心跳报文），以便于主站确认从站是否故障、是否脱离网络。
为心跳报文发送的格式，CANID与节点上线报文相同为 700h+Node-ID，数据为 1 个字节，
代表节点目前的状态， 04h为停止状态， 05h为操作状态， 7Fh为预操作状态。

只看该作者 · 2018-11-30 22:57

CANopen 从站按其对象字典中 1017h 中填写的心跳生产时间（ms）进行心跳报文的发
送，而 CANopen 主站（NMT 主站）则会按其 1016h 中填写的心跳消费时间进行检查，假设
超过诺干次心跳消费时间没有收到从站的心跳报文，则认为从站已经离线或者损坏。

只看该作者 · 2018-11-30 23:10

NMT 节点状态切换命令
NMT 网络管理中，最核心的就是 NMT 节点状态切换命令，这是 NMT 主站所进行网
络管理的“命令”报文。使用者必须牢记这些命令。
CANID 均为 000h，具备最高的 CAN 优先级。数据为 2 个字节：
 第 1 个字节代表命令类型：
01h为启动命令（让节点进入操作状态）；
02h为停止命令（让节点进入停止状态）；
80h为进入预操作状态（让节点进入预操作状态）；
81h为复位节点应用层（让节点的应用恢复初始状态，比如列车门都恢复打开状态）；
82h为复位节点通讯（让节点的 CAN 和 CANopen 通讯重新初始化，一般用于总线收到
干扰，导致节点总线错误被动，或者总线关闭时）。

只看该作者 · 2018-11-30 23:11

CANopen 主站设备
通常 NMT 主站也称为 CANoepn 主站，上文所述为 CANopen 最基本的 NMT 操作，而
作为一个完整的 CANopen 主站设备

只看该作者 · 2018-11-30 23:11

为了满足管理整个 CANopen
网络的从站设备，需要具备以下功能：
 支持 PDO、 SDO 发送与接收；
 支持 NMT 网络管理；
 支持 PDO 通信类型并能够支持监控每一个 PDO 目标；
 LSS 层设置功能：从站波特率设置、从站节点编号设置；
 支持从站管理功能：类型与名称读取、对象字典读写；
 紧急报文发送功能；
 扩展 CANopen 标准指示灯功能。

只看该作者 · 2018-11-30 23:12

目前有二种形式的主站，一种是可编程控制器（PLC）中的一个单元，它的内部集成了
CANopen 的主站功能，这个单元能连接到 CANopen 总线，同时因为它是 PLC 中的一个单
元，它能与 PLC 的 CPU 交换数据，因此通过编写 PLC 程序对它所连接的 CANopen 从站进
行管理和控制。

只看该作者 · 2018-11-30 23:12

过程数据对象 PDO（Process data object)
如前文所述 PDO 属于过程数据用来传输实时数据，即单向传输，无需接收节点回应
CAN 报文来确认，从通讯术语上来说是属于“生产消费”模型 PDO，

只看该作者 · 2018-11-30 23:12

PDO 通信比较灵活，广义上只要符合 PDO 范围内的所有 CANID 都可以作为节点自身
的 TPDO 或者 RPDO 使用，也称为 COB-ID，不受功能码和 Node-ID 限制

只看该作者 · 2018-11-30 23:13

PDO 的 CAN-ID 定义

只看该作者 · 2018-11-30 23:13

PDO 分为 TPDO（发送 PDO）和(接收 RPDO)，发送和接收是以 CANopen 节点自身
为参考（如果 CAN 主站或者其他从站就相反）。 TPDO 和 RPDO 分别有 4 个数据对象，每
种数据对象就是 1 条 CAN 报文封装

只看该作者 · 2018-11-30 23:14

PDO 的传输形式
PDO 的两种传输方式：同步传输和异步传输。如图所示， 1、 2 为异步传输， 3、 4为同步传输。